2. 国内对嵌入式系统的定义
以应用为中心、以计算机技术为 基础、软硬件可裁剪、适应应用系 统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求的专用计算机系统。
第一节 嵌入式系统概述
嵌入式计算机 嵌入式系统的概念 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式系统的应用范围
三、嵌入式系统的特点
嵌入式系统是针对具体应用设计的 “专用系统”。
第一节 嵌入式系统概述
嵌入式计算机 嵌入式系统的概念 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式系统的应用范围
五、嵌入式系统的应用范围
嵌入式技术无处不在 崭新的数字世界多彩的嵌入式应 用
1.嵌入式技术无处不在 文字处理、日常管理和生产控制的计
算机。
各种使用嵌入式技术的品种繁多的 电子产品。
在工业和服务领域中。
嵌入式系统原理及应用
Embedded Systems Principle and Application
三、教材
嵌入式系统开发与应用教程 嵌入式系统开发与应用实验教程(第2版)
田泽 北京航天航空大学出版社
四、参考书
1.嵌入式系统原理与接口技术
贾智平 清华大学出版社
2.嵌入式系统原理与开发
范延滨等 机械工业出版社
Source: Semico Research Corp 2002
MCU销售额总计
$M $30,000
$25,000
$20,000
32位超过8位
$15,000
$10,000
$5,000
$0 1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
32-Bit + 16-Bit 8-Bit 4-Bit
2. 运行环境差异很大
可运行在飞机上、冰天雪地的两极 中、骄阳似火下的汽车里、要求温湿度 恒定的科学实验室等。特别是在恶劣的 环境或突然断电的情况下，要求系统仍 然能够正常工作。
3. 比通用PC系统资源少得多
通用PC系统有数不胜数的系统资源。
控制GPS接收机的嵌入式系统，由于 是专门用来执行很少的几个确定任务， 它所能管理的资源比通用PC系统少得多。 当然这主要是因为在设计时考虑到经济 性，不能使用通用CPU。这就意味着所 选用的CPU只能管理很少的资源，它的 成本更低、结构更简单。
100 张CDs 袖珍型
四处理器
HP 1315
照片质量彩色打印机
双处理器
GameBoy Advance 手持式彩色联网型
双处理器
其它产品的发展
Sagem MorphoSmart
Disc on Key
Konica Revio
Seagate Cheetah X15
我们正步入一个崭新的“数字世界”
嵌入式应用
嵌入式系统往往对时间的要求非常严 格，嵌入式操作系统一般是RTOS。嵌入 式实时操作系统随时都要对正在运行的 任务授予最高优先级。嵌入式任务是时 间关键性约束，它必须在某个时间范围 内完成，否则由其控制的功能就会失效。
9.需要专用开发工具和方法进行设计
从调试的观点看，代码在ROM中意味着 调试器不能在ROM中设置断点。要设置断 点，调试器必须能够用特殊指令取代用 户指令，嵌入式调试己经发展出支持嵌 入式系统开发过程的专用工具套件。
应用层 O S层
驱动层
电源管理
F la sh EEPR O
内
S D RMA M SR A M
存
看门狗及 复位电路
应用程序 文 件 系 统 /图 形 用 户 应 用 程 序 接 口
实 时 操 作 系 统 （ RTOS） 设 备 驱 动 程 序 、 HAL、 BSP
它的硬件和软件都必须高效率地设计、 “量体裁衣”、去除冗余，力争在较少 的资源上实现更高的性能。

1. 是“专用”的计算机系统
嵌入式系统通常是面向特定任务的， 而不同于一般通用PC计算平台，是“专 用”的计算机系统；
嵌入式系统微处理器大多非常适合 于工作在为特定用户群所设计的系统中， 称为“专用微处理器”，它专用于某个 特定的任务，或者是很少几个任务。
为了系统的初始化，几乎所有的系统都要 在非易失性存储器(现在普遍使用Flash)中存 放部分代码(启动代码)。为了提高执行速度和 系统可靠性，大多数嵌入式系统也常常把所有 的代码(也常常使用所有代码的压缩代码)固化、 存放在存储器芯片或处理器的内部存储器件中， 不使用外部的磁盘等存储介质。
8.使用实时操作系统RTOS
10.包含专用调试电路
目前常用的嵌入式微处理器较过去相 比，最大区别是芯片上都包含有专用调 试电路。
嵌入式系统与PC之间的区别
(1) 嵌入式系统一般是专用系统，而PC是通 用计算平台 (2) 嵌入式系统的资源比PC少得多 (3) 嵌入式系统软件故障带来的后果比PC机 大得多 (4) 嵌入式系统一般采用实时操作系统 (5) 嵌入式系统大都有成本、功耗的要求 (6) 嵌入式系统得到多种微处理体系的支持 (7) 嵌入式系统需要专用的开发工具
无线连接是 “数字胶水”
国际芯片市场来看
据统计每年只有10-20%的计算机芯片是为台式 PC或膝上电脑而设计的。
嵌入式系统设计制造的CPU每年大概有10-20 亿片。
每年又有1万个新的嵌入式系统计划产生，而 且越来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统
如：手持设备市场。2000年的全球产销量为 1290万部，而到今年时预计将为6340万部。
惠普－康柏掌上电脑 彩色显示
200 MIP 处理器
64MB 内存
… 袖珍型
+
=
航海仪器的发展
地图、时钟、指南针 印刷及磁技术
无晶体管
Raytheon 船用航海仪器
GarminGPS定位器 约1亿个晶体管
2-3个处理器
… + 4个人造卫星!
1759
1999
2002
日用电器的发展
Apple IPOD
后PC时代产品的蓬勃发展
第一节 嵌入式系统概述
嵌入式计算机 嵌入式系统的概念 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式系统的应用范围
二、嵌入式系统的概念
嵌入式系统是嵌入到对象体中的 专用计算机系统。
1. IEEE对嵌入式系统的定义
嵌入式系统是“用于控制、监视 或者辅助操作机器和设备的装置” (devices used to control、monitor、 or assist the operation of equipment、machinery or plants)。
➢ 水文资料实时监测，防洪体系及水土质 量监测、堤坝安全，地震监测网，实时 气象信息网，水源和空气污染监测。
➢ 加油站、停车场管理
智能玩具与机器人
汽车电子
军事国防领域
航天领域
1
第一章 嵌入式系统导论
嵌入式系统概述 嵌入式系统的组成结构 嵌入式系统的开发流程
第二节 嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统是“专用计算机应用 系统”，它具有一般计算机组成的 共性，也是由硬件和软件组成。
嵌入式控制和计算机的芯片使用量比较(个)
Millions of Units
4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000
500 0 1998
嵌入式产品拥有璀璨的明天
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
PC/WS Embedded
4.低功耗、体积小、集成度高、成本低
嵌入式系统没有充足的电能供应，尤 其是便携式嵌入式设备，即便是有足够 的电源供应，散热设备的增加也往往是 不方便的。
因此嵌入式系统设计有严格的功耗预 算，处理器大部分时间必须工作在降低 功耗的“睡眠模式”下，只有在需要任 务处理时它才会“醒来”。一般的外部 事件通过中断“驱动”、“唤醒”系统 工作。
嵌入式系统的硬件和软件都必须高效 率地设计，在保证稳定、安全、可靠的 基础上量体裁衣，去除冗余，力争用较 少的软硬件资源实现较高的性能。
5. 具有系统测试和可靠性评估体系
首先，需要有科学的测试方法，建立 科学的系统测试和可靠性评估体系，尽 可能避免因为系统的不可靠造成巨大损 失。
其次，引入多种嵌入式系统测试方法 和可靠性评估体系。
第一节 嵌入式系统概述
嵌入式计算机 嵌入式系统的概念 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的分类 嵌入式系统的应用范围
四、嵌入式系统的分类
1. 按表现形式分(硬件范畴)
芯片级嵌入(含程序或算法的处理器) 模块级嵌入(系统中的某个核心模块) 系统级嵌入
2. 按实时性要求分(软件范畴)
非实时系统(PDA) 软实时系统(消费类产品) 硬实时系统(工业和军工系统)
6. 具有较长的生命周期
嵌入式系统是和实际具体应用有 机结合的产物，它的升级换代也是和 具体产品同步进行的。因此，一旦定 性进入市场，一般具有较长的生命周 期。
7. 具有固化在非易失性存储器中的代码
嵌入式系统的目标代码通常是固化在非易 失性存储器(ROM/EPROM/EEPROM/FLASH) 中。
314M
2004 ARM Estimated: 1.3 billion
SH-7XXX 6%
46.9M 88.3M
119M
126.2M
782.8M
68K
MIPS
8%
9%
Source: Semico Research Corp, Q1 2004
ARM 53%
* Includes all SoC for 32-bit, 64-bit and greater RISC and CISC architectures